特殊地层

2024-06-29

特殊地层（精选三篇）

特殊地层篇1

关键词：泥水盾构机,特殊地层,盾构机姿态控制,纠偏

1 前言

盾构机在掘进完成后, 通过拼装成环衬砌 (即管片) 最终成为隧道。如果隧道中管片出现超限的情况, 基本是无法纠正的, 对成型隧道影响巨大, 因此盾构机在掘进过程中的姿态控制非常重要。在实际施工中盾构机的掘进中线往往不能完全和隧道的设计轴线相吻合, 而是有一定的偏差, 当出现偏差后应采取怎样的措施来预防较大偏差的出现以及出现较大偏差后采用怎样的措施, 在盾构机掘进施工中起到关键作用。

2 盾构的姿态控制

盾构姿态控制的基本原则:

⑴以隧道设计轴线为目标, 偏差控制在设计范围内;

⑵依照地质特点、线路特点等, 掘进过程进行盾构姿态的调整。

盾构推进过程中, 依靠千斤顶不断向前推进, 为便于轴线控制, 盾构机推进油缸分成不同的区域 (4标盾构机共20组油缸, 分成4个区域) , 盾构推进过程应严格控制各区域的油压和千斤顶的行程, 合理纠偏, 做到勤纠、慢纠, 减小单次纠偏量实现盾构机沿需要的轴线方向推进。

⑴盾构姿态在掘进施工中在不同的时期、不同的条件应该通过不同的方法控制。

(1) 盾构全程数据控制。采用隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测, 为保证推进方向的可靠性, 人工每50m测量来校核自动导向系统的测量数据并复核盾构的位置、姿态, 确保盾构掘进方向的正确。

(2) 盾构掘进操作控制。根据导向系统反映的盾构姿态信息, 结合隧道地层情况, 通过分区操作盾构的推进油缸来控制掘进方向。

(3) 盾构始发、到达控制。依照洞门测量数据、盾构机实际姿态、线路坡度要求等进行掘进控制并控制刀盘扭矩, 防止盾体扭转。

(4) 盾构在特殊地质、特殊姿态时的控制。采用非常规的方法包括借助外力对盾构机进行纠偏 (换刀、外加辅助油缸、给盾构机配重、改变盾构机极限参数等) 。

盾构掘进常规参数控制范围见表1。

⑵一般情况下操作原则

在上坡时, 适当加大盾构下部油缸的推力;在下坡段掘进时, 适当加大上部油缸的推力。

在左转弯曲线段掘进时, 适当加大右侧油缸推力;在右转弯曲线掘进时, 则适当加大左侧油缸的推力。

在直线平坡段掘进时, 则应尽量使所有油缸的推力保持一致。

在均匀的地质条件下, 应尽量保持所有油缸推力一致。

在软硬不均的地层中掘进时, 则应根据切削面地层具体的分布情况, 遵循硬地层一侧推进油缸的推力适当减小、软地层一侧油缸的推力适当加大的原则来操作。

注意:管片拼装选择应根据盾尾间隙利用左、右转弯管片契型量对隧道线路、盾构推进油缸行程差进行微调。

3 偏差

在理想情况下, 盾构机掘进轴线要与隧道设计轴线相吻合, 但是在实际施工中, 大多数情况下难以完全沿着隧道设计轴线掘进, 盾构机的掘进路线与隧道设计路线总是有一定的差别, 当盾构机的掘进轴线偏离隧道设计轴线时, 就出现了偏差。

偏差包括:方向偏差 (水平方向偏差、垂直方向偏差) 、滚动偏差。

盾构机的姿态偏差过大会导致盾尾间隙严重不均匀。测量偏差、管片位移引起实际轴线与隧道设计轴线的偏差, 造成盾构机姿态偏差的出现。

4 工程实例

4.1 水文地质

某区间地下水类型主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水, 第四系孔隙性;基岩赋存一定量的裂隙水, 但其透水性相对较弱。总的来看, 本区间地下水丰富。水存在于粉细砂层<3-1>、中粗砂层<3-2>及粗砾砂<3-3>中, 该地下水不具承压。

在隧道底部1m左右出现两个连续的<7>号地层起伏。隧道的中间为<3-3>砾砂层夹层。上部由<3-1>粉细纱层过渡到<4-1>粉质粘土层。

具体地质剖面图见图2。

4.2 地面管线情况

隧道的北侧一条纵向供水管路, 水管为直径800球墨铸铁管, 管中心距线路中心6.35m。隧道南侧一条纵向排污管, 排污管为混凝土箱函结构, 截面尺寸为2.5×4.8m, 箱涵中心距线路中心9.1m。

4.3 盾构机及泥水处理系统主要参数

4.3.1 盾构机主要技术参数 (见表2)

4.3.2 刀盘和刀具

刀盘的开口率约为26%, 刀盘直径设计为6260mm, 加上边缘滚刀高度, 直径为6280mm, 是盾构机上直径最大的部分。

刀盘布置如图3, 共布置有100把刀具。

4.3.3 泥水处理系统

本工程中采用的北京康明克斯泥水处理系统分为3级过滤。

4.4 盾构机超限发生过程、掘进中所采取的措施

某区间盾构掘进过程中, 盾构机垂直趋势转变为正并逐渐增大 (隧道设计线路该段为-3.4‰) , 发生了盾体机机头上浮的趋势, 盾构机垂直姿态也逐渐开始增大。

在188环掘进过程中, 感觉到盾构机有上浮的趋势, 在189环推进时立即加大了上下千斤顶的分区油压差, 但盾构机姿态仍发生了急剧上浮, 190环推进时分区油压差进一步拉大, 直至192环掘进完成, 盾构机垂直趋势已减小至-1, 垂直姿态此次前点上升86mm, 后点上升39mm。具体参数见表3。

盾构掘进完成198环时, 垂直趋势变为13, 姿态前点上升至124, 具体参数见表4。

为此, 采取更换刀具的措施:更换刀具共计10把, 其中6把边缘处双刃滚刀全部更换, 正面区8把滚刀更换靠近中心的4把, 除38-40、37-39、34-36更换为改造后的刮刀外, 其他刀具均更换为原装刮刀。

具体情况如下:13-14#、15-16#、17-18#、19-20#、29-31#、30-32#、33-35#刀具更换为原配置羊角刀, 38-40#、37-39#更换为加长100mm羊角刀, 34-36#加长70mm。拆除出的双刃滚刀和改造后的羊角刀见, 更换刀具位置见图4。

换刀后, 调大铰接油缸拉力, 盾尾内焊接支点增加千斤顶直接顶推管片, 使得盾尾脱困后, 同时在取消盾尾同步注砂浆, 利用管片吊装螺栓孔注入惰性浆液 (膨润土+水玻璃) , 起到止水及填充的作用, 盾构机趋势才逐渐出现好转, 数天的时间, 完成了200~205环的掘进。在205环掘进30cm后, 垂直趋势开始减小, 由趋势从33减小至32, 待205环掘进完成后盾构机垂直其实变为29, 垂直姿态前733后596。期间, 每环的掘进速度非常慢, 管片损坏严重, 椭变、碎裂、连接桥顶部顶刮管片、管片环缝、纵缝变宽、螺栓无法紧固、管片渗水、盾尾渗漏等多次发生, 特别是顶部管片, 由于盾尾及管片折角较大而卡死, 盾尾刷损坏, 造成管片外皮保护层脱落, 顶部管片挤裂, 甚至出现纵向贯通裂缝, 增加了后续的管片处理工作量。

由于趋势的逐渐变小, 掘进速度提高。206~208环, 盾构机垂直姿态逐渐减小至1, 其后在掘进过程中, 盾构机的姿态逐渐回归到设计轴线 (-1.8‰) 附近。当掘进至第227环时, 盾构机垂直姿态回落到设计允许偏差范围内并逐步减小。

在本阶段纠偏过程中采用了各种方法进行试验, 主要要以下几种: (1) 在盾体钢壳上进行钻孔, 并安装阀门, 一方面可以查看盾尾外部地层情况, 另一方面可在掘进过程中释放压力, 以便减小阻力, 再者也可注入膨润土进行润滑; (2) 在恢复掘进前, 可利用盾体径向孔和盾尾钢壳的钻孔注入膨润土浆液进行润滑, 减小盾体摩擦力, 从而减小盾尾拉力; (3) 调整铰接油压阀, 使铰接拉力由800T变为1000T, 同时在盾尾钢体上焊接支点增加千斤顶直接顶推管片, 对盾尾进行脱困; (4) 由于盾尾内管片上部压力较大, 损坏严重, 特别是管片外侧由于千斤顶撑靴偏心受力顶坏管片, 在上部增加一块4cm厚的整体钢板;管片底部由于千斤顶基本不受力, 管片接缝补齐, 缝隙大, 断面不平且易渗漏, 为此调整了拼装模式下的千斤顶顶推油压, 并在管片背部塞入15cm厚海绵条和管片侧面粘贴较多软木垫, 以便减小管片缝隙及渗漏; (5) 用惰性浆液代替同步注浆砂浆, 并利用吊装螺栓孔直接注入管片背后, 可减小浆液对盾尾的握裹, 并能起到止水、填充和润滑作用; (6) 将上下部的油缸铰接更换为刚性铰接; (7) 加大环流流量及增大或减小切口压力等措施; (8) 对连接桥进行改造, 减少连接桥顶部对管片的损坏等。

掘进完成233环后, 盾构机垂直姿态回落到前点-15后点-15, 垂直趋势0, 滚动角0, 并一直保持在设计轴线线进行掘进。考虑到刀盘外缘羊角刀超挖量较大, 在控制地面沉降及掘进过程中难度较大, 将最外缘和次外缘的大超挖量羊角刀更换为原装双刃滚刀, 恢复正常掘进。

5 结语

特殊地层篇2

1.1 矿井概况

朱集矿井位于安徽省淮南市潘集区境内, 矿井设计生产能力400万t/a, 立井开拓。主、副、回风、矸石井4个井筒均在同一工广内, 地势平坦, 多为农田, 无障碍物。4井筒表土段均采用冻结法施工, 基岩段采用地面预注浆封水。副井井筒设计1 036 m, 井筒净径8.2 m, 净断面52.8 m2。表土段厚328 m, 采用冻结法施工, 冻结深度375 m。基岩段355～1 048 m采用地面预注浆封水, 注浆段与冻结段重叠20 m。

1.2 地质水文概况

朱集副井筒基岩段地质概况如表1所示。

根据井检孔资料及检查孔地质预想柱状图, 朱集副井含水层由新地层松散层孔隙水、基岩砂岩裂隙水及石灰岩岩溶水三部分组成, 共15个含水层, 1～4含埋深在360～486 m之间, 是井筒浅部的主要含水层, 以一含为最主要, 一含水层位于累深374～403.5 m, 厚度29.5 m, 岩性以硅质石英砂岩、细中砂、砂质泥岩为主。石英砂岩灰～灰绿色, 致密, 坚硬～较硬, 硅质、泥质胶结, 垂直裂隙发育, 裂隙率10～12条/m, 岩芯破碎, 砂质泥岩垂直斜交裂隙发育, 水浸基本稳定～碎裂。预计该段涌水量63.63 m3/h。

2 特殊地层注浆技术的理论与实践

2.1 第一含水层段地面预注浆

副井地面预注浆采用内圈小S孔和外圈Y孔相结合的方法。355～555 m段采用小S孔, 共施工7个小S孔, 布孔圈径19 m, 以井筒为中心、均匀布置。355 m (固管底口) 处落点在设计注浆圈径13.60 m的靶域范围内 (偏率<4‰) 大体均匀分布。注浆时把主要含水层放在注浆的段顶或段底, 因为位于段顶的含水层能相应地提高注浆压力, 位于段底的含水层, 经本段注浆结束后又成为下一段注浆止塞位置, 相应地提高了注浆压力并增加了复注次数。355～365 m段为岩帽段, 分两个阶段 (5 m、5 m) 间歇式注浆, 共注单液浆534 m3;365～426 m为第一段高, 段高61 m, 7个小S孔共注粘土水泥浆3 029 m3, 岩帽段和第一段共计注浆3 563 m3, 单孔平均每米注入浆液量7.17 m3, 平均每米井筒注入浆液量50.18 m3。岩帽段注单液浆终压达到静水压力的2.0倍以上, 第一段高注粘土水泥浆终压达到静水压力的3.0倍以上, 稳定时间均超过30 min。后经压水试验计算吸水率为0.000 018 53 L/min.m.m, 预计该段井筒剩余涌水量为0.93 m3/h。各孔第一段高实际注浆情况如表2所示。

2.2 第一含水层工作面注浆

2.2.1 探水情况

副井基岩段虽然经过地面预注浆, 转入基岩段施工后, 为保证施工安全, 在过第一含水层时采用伞钻进行探水, 边探边掘, 每次探10 m。在施工至累深376 m再次用伞钻探水, 当探至383.5 m时, 施工4个探眼中有3个出水, 经实测3个探水孔出水量达19.6 m3/h。为保证井壁施工质量和作业环境, 经朱集矿井建设项目部会同地面预注浆施工单位、井筒掘砌施工单位分析研究, 决定进行工作面注浆。

2.2.2 止浆垫施工

止浆垫为单级平底型C60素混凝土, 根据单级平底型止浆垫计算公式, 计算出止浆垫厚度为4.2 m, 并与基岩段第一段高井壁下部重叠0.6 m。

2.2.3 注浆起止深度及注浆方式

孔口管采用φ108×5 mm无缝钢管, 孔口上部焊接法兰以便连接注浆阀, 中下部加工成倒鱼鳞结构, 长为5.2 m, 孔口管上端露出止浆垫500 mm。初期重点对第一含水层段进行全段高下行式注浆, 注浆段为41.5 m (372～413.5 m) 。根据施工钻孔时出水位置分析, 将注浆重点放在15 m位置。

2.2.4 注浆钻孔的布置

初期设计10个注浆孔, 布孔圈径7.4 m, 均匀布置, 实际施工时因钻机固定在模板上, 没有做到大体均匀布置, 为此相继补打了7个孔, 每次开孔后都有水涌出, 单孔最大涌水量达13.1 m3/h。为探清井筒内的涌水量, 在前期施工的17个孔注浆结束后, 同时施工6个检查孔检查井筒涌水量。

注浆钻孔布置示意图如图1所示。

2.2.5 钻孔切向角、径向倾角

1#～13#孔设计终孔位置在径向上超出下部掘进荒径2.0 m, 切向角90° (顺时针方向) , 径向倾角7°44′, 后因方案调整, 注浆段为15 m, 终孔位置在径向上仅刚刚进入荒径。

14#～23#孔切向角150° (逆时针方向) , 径向倾角12°～14°, 注浆段为15 m, 终孔位置在径向上超出下部掘进荒径2.0 m。

2.2.6 注浆压力

注浆压力取地下水压力的2～2.5倍, 工作面终压为8～10 MPa。实际工作面终压达10 MPa以上, 最大达14 MPa。

2.2.7 注浆材料及注入量

注浆选用单液水泥浆。采用普通硅酸盐水泥浆液, 另掺入水泥重量0.5%的食盐和0.05%的三乙醇胺作为外加剂。根据压水情况合理调配浆液浓度, 一般先稀后浓, 对注浆量大的钻孔采取提高浆液浓度、分次定量间歇的方法, 控制浆液扩散距离。

23个钻孔共注入单液浆843.25 m3, 水泥用量505.4 t。

2.3 基岩段第一含水层施工

工作面注浆后, 采用淹井法实测6个检查孔总涌水量22.94 m3/h, 单孔最大涌水量达9.7 m3/h, 预计全井筒涌水量43 m3/h。基岩段第一含水层经过一个半月的工作面注浆, 没有取得应有的效果, 经专家分析论证并和已经通过该段的回风井、矸石井涌水情况进行比较, 继续掘进不会出现突水事故, 决定继续施工探查原因。

基岩段施工至第二段高 (累深375.8 m) 时, 井帮并没有发现出水点, 迎头出水量经实测为15.5 m3/h。基岩段施工至379.4 m时, 迎头水量明显增加, 西北侧出现3个出水点, 片帮严重 (达2.0 m左右) , 出水点处为较破碎的花斑状砂质泥岩, 横向裂隙发育, 不均匀, 充填物明显, 局部充填物厚度达25 mm, 在井筒E-N-W以北范围内, 381 m位置即砂质泥岩与石英砂岩交界面处, 出水点多达6处。经实测, 涌水量为53.84 m3/h。

井筒基岩段第一含水层、水文地质基本特征:

细砂岩起止深度374.6～378.0m, 竖向裂隙十分发育, 交界面处横向裂隙发育, 西北向竖向裂隙11条/m, 裂隙产状30°～50°∠60°～70°。

砂质泥岩起止深度378.0～380.8 m, 花斑状, 以灰色为主夹紫色花斑, 性脆、遇水崩解, 裂隙十分发育, 裂隙面有浆状凝固物。

石英砂岩起止深度380.8～386.4 m, 硅质胶结, 竖向及横向裂隙十分发育, 宽度5～20 mm, 将厚层状砂岩切割呈块状。

井筒西侧揭示有落差0.6 m的小断层, 产状为350°∠55°SW。

2.4 壁后注浆情况

施工至390 m处的砂质泥岩后, 为保证井筒施工质量, 提高进度, 经研究决定进行壁后注浆。

采用2TGZ-60/210双液高压注浆泵对369.0～390.6 m段进行上行式为主、下行式辅助的注浆方法, 封堵井壁渗漏水, 充填壁后围岩裂隙和片帮处, 形成封水帷幕, 切断水源达到堵水目的。

注浆材料以单液水泥浆和水泥-水玻璃双液浆为主。注浆结束前对零星细小的出水点采用化学浆液封堵。

通过为期10 d的壁后注浆, 井壁及接茬处没有发现明显的出水点, 通过实测, 井筒剩余涌水量为1.3 m3/h, 取得了较好的注浆效果。

3 基岩段第一含水层注浆存在问题及对策

(1) 地面预注浆作为一种成熟的封水技术, 在淮南矿区新井建设中的应用相当成功, 朱集副井第一含水层作为主要含水层, 在地面预注浆时采取了分段、分次、间歇、下行的注浆方式, 提高了注浆压力, 进行了加固复注, 实际注浆压力和注浆量均大大超过了设计, 通过压水试验也证实了注浆效果比较明显。井筒揭开该段时, 发育裂隙中也实见充填有粘土水泥浆液, 但出水量仍高达53.84 m3/h, 比预计涌水量63.63 m3/h仅减少不足10 m3/h, 说明地层条件相当复杂。

(2) 现场调查该段出水段岩性裂隙面空间也充填有凝固的浆液固体, 但是由于该处层内张性竖向裂隙十分发育 (裂隙率10条/m左右) 、层间横向裂隙发育、岩石破碎、连通性差, 难以形成有效的交圈帷幕, 加之花斑状砂质泥岩在地面预注浆期间遇泥浆水软化、崩解, 原生结构被破坏, 重新形成的结构面难以抵抗交圈外围水头压力, 导水裂隙通道难以全部堵塞而出现工作面出水。

(3) 从含水层发育的节理、裂隙位置、产状来看, 预计井筒西侧揭示的落差0.6 m的小断层由西北向外可能发育有落差较大的断层, 切过上部含水层, 上部含水层的水通过断层、裂隙与井筒发生了水力联系。

(4) 两次水质化验结果报告表明, 出水段Cl-含量特别高, 也说明与上部相邻含水层有水力联系现象。

(5) 从现场出水层段地质调查情况看, 出水点集中在上部细砂岩与砂质泥岩及砂质泥岩与石英砂岩交界面处的软弱面上, 而下部厚层状石英砂岩出水量不大, 说明水源主要来自上部。

从以上分析可以看出, 一方面一含通过断层、裂隙与上部含水层的水力联系, 造成注浆量大, 浆液扩散太远;另一方面发育的竖向裂隙和层间横向裂隙岩石、加之砂质泥岩遇水极易软化、崩解, 造成注浆压力高、浆液浓度低的情况下注浆量很少, 没有形成有效的交圈帷幕, 地面预注浆及工作面注浆的注浆压力、注浆量等虽远远超过设计, 但由于地质条件极其复杂, 造成没有达到预期效果。在采取强行揭开后进行壁后注浆, 井筒涌水量得以有效控制。

4 结论

特殊地层篇3

本工程为地铁广佛线位于佛山段某车站的2号出入口及B风亭基坑项目。该基坑位于十字路口的东南侧, 周边建筑主要为1～2层居民住宅, 其基础为天然基础, 上部为砖混结构, 距离基坑最近处约10m。基坑开挖深度约9.5m。

2 地质概况

2.1 地层情况

根据地质资料表明, 地层由上而下依次为:

〈1〉人工填土层 (Q4ml) 。广泛分布于地表, 层厚0.60～3.80m, 平均厚度2.21m。本车站人工填土主要作为路基填料的素填土, 局部为杂填土。

〈2-2〉淤泥质粉细砂层 (Q4mc) 。土层分布连续, 层厚为1.80～7.40m, 平均厚度4.49m, 饱和, 松散状。

〈3-1〉粉细砂层 (Q3+4al+pl) 。土层分布连续, 层厚2.40～12.20m, 平均厚度6.93m, 饱和, 松散-稍密, 局部中密。主要由石英中砂粒组成, 约含5%～10%的粘粒, 砂粒级配普遍较差, 局部为级配较好。

〈3-2〉中粗砂层 (Q3+4al+pl) 。层厚1.90～11.40m, 平均厚度5.29m, 饱和, 稍密～中密。主要由石英中粗砂组成, 约含5%的粘粒, 砂粒级配普遍较差, 局部为级配较好。

〈6〉全风化泥质粉砂岩 (K2d2) 。层厚0.60～2.70m, 平均厚度1.29m, 岩石已强烈风化成坚硬土状, 局部尚可辨认原岩结构, 岩石碎屑为泥质、粉砂等, 遇水易软化。

〈7〉强风化泥质粉砂岩 (K2d2) 。层厚0.50～3.80m, 平均厚度1.97m。岩石为粉粒结构, 层状构造, 泥钙质胶结。岩石组织结构已大部分破坏, 风化裂隙发育, 岩石破碎, 呈半岩半土状或岩夹土状, 岩质较软, 手折易断。

2.2 水文地质条件

⑴地下水位:本站场地地下水初见水位埋深0.50～2.10m (标高5.35～6.77m) , 稳定水位为0.85～2.40m (标高4.66～6.34m) 。

⑵地下水类型:一种为赋存于第四系土层中的孔隙水;另一种是赋存于基岩风化层中裂隙水。第四系孔隙水主要存在于淤泥质粉细砂层<2-2>、粉细砂层<3-1>和中粗砂层<3-2>中。淤泥质粉细砂层<2-2>中地下水类型为孔隙潜水, 不具承压性;粉细砂层<3-1>和中粗砂层<3-2>中地下水类型为孔隙承压水, 具承压性;基岩赋存裂隙水, 其透水性中等, 裂隙水稍具承压性。场地范围内主要富水层为粉细砂<3-1>、中粗砂层<3-2>, 透水性中等;淤泥质粉细砂层<2-2>富水性中等, 透水性较弱;其余地层富水性极弱, 为弱含水层或相对隔水地层。

⑶地下水补给:粉细砂层<3-1>、中粗砂层<3-2>, 其主要补给源为大气降水。在天然状态下, 基岩风化裂隙水含水层主要是接受第四系含水层的渗入补给、越流补给。

2.3 岩土物理力学参数 (见表1)

3 基坑支护方案选择

本基坑深约9.5m, 基坑内的地下主体结构为单层箱型结构, 主要穿越人工填土层、淤泥质粉细砂层、粉细砂层, 结构底板基底持力层为粉细砂层。

根据基坑开挖深度及周边建 (构) 筑物环境, 参照广东省《建筑基坑支护工程技术规程》 (DBJ/T15-20-97) , 本基坑工程安全等级为二级。由于基坑所处地层存在较厚的淤泥及砂层、距离周边建筑物较近且岩面较深, 因此其支护体系不宜采用放坡或锚杆支护体系。适合本基坑的支护方案可选择地下连续墙+内支撑形式或排桩+内支撑形式。考虑到场地所处地层存在很厚的砂层, 而本工程地下结构基本位于砂层内, 地下水较大, 地层透水性强, 排桩的桩间止水存在较大的漏水隐患, 对工程的安全开展及工期产生的不确定性较大。因此, 结合地下结构的结构形式, 本支护方案拟采用一道内支撑+地下连续墙形式, 由于基坑形状不规整, 为保证基坑安全, 支撑采用截面为500×700mm钢筋混凝土支撑, 支撑间距一般不超过6m;考虑到淤泥及饱和砂层产生的侧土压力较大, 地下连续墙厚度取800mm, 嵌固深度一般为6m。

支护结构平面布置如图1所示:

4 基坑支护计算

根据广东省《建筑基坑支护工程技术规程》 (DBJ/T15-20-97) 的要求, 本基坑工程安全等级为二级, 基坑侧壁重要性系数γ0=1.0。基坑边超载值取20kPa, 出土处超载值取40kPa。土压力计算根据规程, 多支点连续墙采用如下的土压力计算模式:基坑上部主动侧 (迎土侧) 按朗肯主动土压力进行计算, 基坑下部考虑两侧土压力相抵后形成矩形土压力荷载, 并在被动侧 (基坑侧) 计入一组弹性支撑 (地层抗力) ;水压力计算按实际地下位计, 且水压力不折减。地下水位以下, 对于岩土层中透水性较强的砂性土按水土分算, 其余土体按水土合算。

基坑单元计算采用理正深基坑支护结构设计软件5.3版, 典型单元的计算结果包络图如图2所示, 基坑支护结构的变形及受力均可满足要求:

5 截水措施

由于基坑所处场地存在较厚的砂层, 其透水性强, 因此基坑的截水是本工程的重点。对于基坑外侧水, 连续墙本身为截水效果良好的结构体系, 连续墙墙幅处采用工字钢接头, 可保证较好的止水效果。而地下结构的底板位于粉细砂层, 其下还有约5～10m的中粗砂层, 均为透水性较强的地层, 需防止基底涌水。

根据基坑内地下结构的计算情况, 粉细砂层的承载力不能满足要求, 需进行基底加固。因此, 基坑内防止基底涌水的截水措施结合基底加固共同考虑, 拟采用φ600@400×400水泥土搅拌桩对基底进行密排式加固处理, 如图3所示, 处理深度取基底以下4m。

6 基坑开挖情况

本项目目前已施工完成, 根据施工开挖及监测情况, 整个施工过程中, 基坑变形、支撑轴力、地面沉降及周边建筑物变形均在规范要求及计算要求的控制范围内。基坑侧壁及基底未出现严重的涌水涌砂情况。基坑开挖情况如图4所示。

7 结论

基坑支护方案的设计需因地制宜, 结合现场地层及周边环境综合考虑。对所处地层存在较厚的透水层 (如砂层、卵石层等) 的情况, 选择止水效果良好的支护体系是保证工程顺利开展的重要因素。采用密排式搅拌桩基底截水措施在砂层中可取得较好的效果。

摘要：介绍了一种处于砂层中的地铁项目通道及风亭的深基坑设计方案。方案采用地下连续墙加内支撑形式, 对于基坑底部的砂层, 结合基底加固的设置, 采用密排式搅拌桩进行处理, 现场实施后基坑的截水效果良好, 工程建设进展顺利。

关键词：深基坑支护,砂层,基底截水,地铁

参考文献

[1]《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 中华人民共和国国家标准